电化学脉冲腐蚀制备多孔硅微腔技术

基于电化学脉冲腐蚀方法,用正交实验法给出了制备多孔硅微腔较为理想的制备参数:脉冲周期为5 ms,占空比为5/10和上下各6个周期的Bragg镜面层,得到了半峰宽为6 nm的窄峰发射的多孔硅微腔.并用了以HF酸扩散为基础的多孔硅动态腐蚀机理对实验结果进行了解释,认为在用电化学脉冲腐蚀法制备多孔硅微腔的过程中,不但要考虑到HF酸对硅的纵向腐蚀(电流腐蚀),也要考虑到HF酸对多孔硅硅柱的横向腐蚀(浸泡腐蚀).     

香肠形回音壁微腔的轴向光场分布

介绍了光纤锥与回音壁光学微腔耦合得到系统传输谱线的理论，实验研究了光纤锥与香肠形微腔的传输谱线.实验中通过铬丝靠近微腔的方法来调节微腔的本征损耗.当铬丝沿着香肠腔的轴向移动时，传输谱线的变化说明香肠腔光学模式强度沿轴向会周期性的变化.论文的结果能增加人们对回音壁微腔的了解、促进其在光学传感等方面的应用.     

硅微机械F-P腔结构及电场的有限元分析

提出一种硅基底微机械F-P腔结构,通过作为上反射镜的弹性膜的移动改变F-P腔的腔长,从而实现调谐的目的.利用有限元软件对其不同参数下的力学性能、电场耦合特性进行了有限元的计算机模拟与分析.从分析结果可知,弹性膜在所要求的工作范围内有足够的强度承受外加电压所产生的电场力的作用,而且弹性膜移动时仍然能够与下反射镜保持平行,从而保证了F-P腔的平行度,保证其作为滤波器或衰减器时的工作精度,为硅微机械F-P腔器件的设计提供了有效参数依据.     

光学微腔效应在有机电致发光中的应用

由于Fabry-Perot微腔效应对有机电致发光二极管有光谱窄化、光强增强及调节发射峰波长等作用,这些特点分别可以提高彩色显示器的色纯度、发光效率等。因此得到研究人员的重视。本文阐述了Fabry-Perot光学微腔结构及微腔效应的理论依据及应用。     

多孔硅光电特性及其应用

通过对金属铝、多孔硅及单晶硅样品在无光照和有光照两种不同条件下I-U特性的测试,研究了多孔硅光电特性及其应用.结果表明,多孔硅(PS)具有高的电阻率和敏感的光学特性     

光学微腔对光子激子系统玻色凝聚温度和热容量的影响

以半导体GaAs光学微腔为例,探讨了光学微腔对光子激子系统玻色凝聚温度和热容量的影响.结果表明:玻色凝聚临界温度随微腔宽度增大而升高,但只在微腔宽度不大时,变化才显著;而微腔宽度太小时,系统不会出现玻色凝聚;玻色凝聚临界温度随微腔内各点的位置变化很小,它只在腔内r=0附近较高;光子和激子对微腔热容量的贡献大致相同,均随温度升高而增大,随微腔宽度的增大而减小;微腔形状对玻色凝聚临界温度和热容量的影响很小.热容量只在微腔宽度很小时随位置的变化才显著.     

显微荧光图像分析系统及其在光学微腔中的应用

给出作者研制成功的显微荧光图像采集和数字分析系统及其在有机光学微腔研究中的应用。利用这一系统观测和分析了稀土铕配合物组成的半径为9μm的稀土配合物有机光学微盘的荧光图像,并证实了在这种光学微盘中占优势的回音壁光学模式。     

回音壁模式光学微腔：基础与应用

具有回音壁模式的光学微腔在激光,生物探测以及量子物理中已经得到了广泛应用.本文简要介绍了其基本的性质和原理,以及回音壁模式与外界的耦合,并结合国际最新进展以及中国科学技术大学的研究工作,具体介绍了回音壁模式微腔在现代科学研究中的多种应用.     

微球喇曼激光器的性能研究

由光学球微腔与光纤耦而构成的喇曼激光器大大降低了阈值泵浦功率,明显提高了总体效率.本文对微球喇曼激光器的性能进行了详细的理论模拟研究,从泵浦信号和喇曼信号的速率方程出发,推导出微球喇曼激光器的阈值公式,讨论和分析了微球喇曼激光器的球微腔与熔锥光纤的耦合特性及耦合对激光器阈值的影响,并提出了提高该激光器耦合效率的有效方案.     

非线性光学研究新进展

非线性光学的研究包括从物质与激发的相互作用的基本原理到用于光通信、医疗及生物技术的设备、元件和系统的研究。近些年来,围绕非线性光学的基础理论与应用研究主要集中源技术、光通信技术及材料的非线性调控等几个方面。在激光光源方面,强场和阿秒非线性光学得到了广泛的研究,白光激光光源也得到了人们的关注;在光通信领域,通过微纳结构光波导的设计来调控其色散特性,达到信号无损传输或光路集成的应用目的;而光学非线性研究离不开材料,因此,微腔和表面等离子体调控光学非线性成为人们研究的热点。     

磁流体光子晶体微腔的磁场响应特性

提出了基于磁流体光子晶体的微腔,并对其形成过程进行了理论解释,进而研究了该微腔的传感特性,计算了其光透射特性.分析了薄膜厚度分别为6μm和0.94μm时磁流体光子晶体微腔的磁场响应特性.研究结果表明,随着外加磁场增加,这两种结构的光子晶体谐振峰中心波长分别蓝移了4.130μm和0.076μm;磁场响应的最大灵敏度分别为243 nm/m T和3.8 nm/m T.这种基于微腔的传感系统具有易调谐、制备简单,且灵敏度高等优点,为胶体光子晶体在传感领域的应用提供了新的思路.     

激子极化激元光子学研究进展

研究光与物质相互作用是腔量子电动力学的一个重要方向.早在20世纪50年代,黄昆先生就提出了固体环境中的光子与晶格连续作用的时间演化图像,并指出光子-声子时间上连续不断的相互转化会在物质中形成声子极化激元波,从理论上计算了声子极化激元波的色散关系.Hopfield把这种图像推广到半导体环境中的光子-激子作用上.随后人们在微腔中实现了单原子、单量子点激子的真空拉比振荡.随着半导体微腔生长和微纳加工工艺的提高,激子极化激元的凝聚、超流、涡旋等宏观量子态被实验证明.通过控制微腔结构和光场调控的手段,人们进一步实现了对宏观量子态的相干调控.有机半导体、钙钛矿、二维半导体等新材料体系展现了极大的激子束缚能,有望实现室温量子器件的制备.微腔激子极化激元的研究进入了黄金时代.本文首先从激子极化激元的基本图像入手,详细介绍激子极化激元的概念、色散关系以及常见的激子极化激元体系.其次,总结了研究微腔激子极化激元的材料体系和实验方法,详细介绍了平板微腔和微纳材料自构型微腔的工作原理和具体实例,以及共焦显微荧光光谱和角分辨荧光光谱.第三,对激子极化激元的量子调控进行了总结.详细介绍了激子极化激元的重要宏观量子态以及通过微纳加工和光场调控的方式对宏观量子态的操控.具体分析了两个量子态操控的实例,包括氧化锌超晶格中多重量子态的制备以及凝聚体的参量散射过程.第四,对新型材料中激子极化激元的研究进行了总结,包括二维半导体、有机半导体和钙钛矿.最后,对本文进行总结,并且从理论、实验的角度分别预测了该领域的发展趋势.     

多孔硅的能带与发光机制的研究与分析

在光致发光技术对多孔硅光学性质研究的基础上讨论了与多孔硅的微观结构有关的多孔硅的能带结构,用能量赝势法模拟计算出多孔硅的能带间隙.     

多孔硅的形成及可见光发射

多孔硅是晶体硅片在氢氟酸溶液中进行阳极氧化，在硅衬底上形成多孔态的硅材料。本文介绍了多孔硅的形成和结构形貌，对其光学性质和发光机制进行了扼要讨论，并介绍了当前多孔硅研究中的一些热点问题。     

纳米结构硅研究的发展动态*

本文综合归类了目前制备纳米结构硅的主要方法：等离子体化学气相沉积．激光诱导化学气相沉积和热蒸发法（制纳米晶硅）及电化学腐蚀法（制多孔硅）,给出各种方法的典型参数及其对纳米硅结构的影响,分析了纳米硅结构特征,比较分析了各种方法制备的纳米硅的光学性能,如光学能隙Ｅｏｐｔｇ,光致／电致发光谱峰位波长、半高宽及影响因素等,并对纳米硅研究的发展前景进行展望．     

多孔硅/高氯酸钠复合材料的合成与爆炸特性研究

本文采用电化学阳极氧化法制备多孔硅,考察不同氧化条件下多孔硅孔隙率及膜厚的变化情况,研究电化学阳极氧化工艺条件、高氯酸钠溶液浓度以及贮存方法等因素对多孔硅复合材料爆炸反应的影响。结果表明,多孔硅孔隙率随电流密度增大而增大,当电流达到50mA·cm~（-2）以上时略有降低,孔隙率随氧化时间增大而先增大后减小,且氧化时间为30min时最大,孔隙率随氢氟酸浓度增大反而减小;多孔硅膜厚随时间增大而增大。SEM分析表明,多孔硅表面产生裂缝,内部形成硅柱。在电流密度小、氧化时间短的条件下形成的多孔硅复合材料不易爆炸,当NaClO4甲醇溶液质量浓度大于0.098g·mL~（-1）时发生强烈爆炸,将多孔硅复合材料用乙醇浸泡是最为理想的贮存方法。     

多孔硅的荧光及微结构

用扫描隧道显微和光致发光方法，观察了发光多孔硅的微结构形貌。发现多孔硅的光致发光主要源自其最表面层；该层是无定型的，但又不同于一般的非晶硅，而像是由大量纳米尺度的硅原子族组成的海绵状微结构；诸硅原子簇随机分布，相互间没有清晰的界面；没有观察到“线”状或“柱”状的结构；多孔硅的微结构有明显的分形特征，其发光很可能是源自此纳米硅材料中的量子尺寸效应。     

非辐射复合对微腔半导体激光器自发发射寿命调制特性的影响

考虑非辐射复合,采用小信号近似方法分析了微腔半导体激光器的自发发射寿命调制。数值模拟结果表明 ,非辐射复合对微腔半导体激光器自发发射寿命调制的调制带宽有一定影响,它可使特定注入电流下的共振峰消除,但由于耗散导致强度响应减弱     

低效纳米孔晶体硅太阳电池性能研究

晶体硅太阳电池生产中,降低表面反射率能够提高太阳电池短路电流和转换效率.纳米孔硅的表面反射率极低,但报道中所实现的太阳电池输出参数(开路电压、短路电流、填充因子)都低于金字塔结构表面.采用对比法从光学性能、表面微结构和电极接触上对纳米孔硅和金字塔太阳电池进行比较分析,来研究纳米多孔硅太阳电池转换效率的抑制因素.研究表明短时间腐蚀的纳米孔硅太阳电池表面沉积氮化硅钝化膜后的平均反射率提高.长时间腐蚀的纳米孔硅表面沉积氮化硅后在短波段的反射率极低,因此平均反射率小于金字塔结构表面.但是由于纳米孔硅太阳电池的表面复合率高,而孔壁上附着的毛刺不仅会进一步增大表面复合,还会削弱表面钝化效果,因此短波段激发的光生载流子难以被太阳电池利用.所以,光利用和表面复合是抑制纳米孔硅太阳电池开路电压和短路电流的原因,而过大的串联电阻是纳米孔硅太阳电池短路电流和填充因子低的另一个原因.